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El misterioso papel de la proteína quinasa A: ¿Cómo afecta los latidos del corazón y la memoria?
En el campo de la biología molecular, la vía dependiente de AMPc (también conocida como vía de la adenilil acilasa) es una vía de señalización desencadenada por receptores acoplados a proteína G, que desempeña un papel importante en la comunicación entre células. . El descubrimiento del AMPc se remonta a la década de 1950, revelado por Earl Sutherland y Ted Rall. Con este descubrimiento, el AMPc fue considerado un mensajero secundario, y los iones de calcio (Ca2+) también desempeñaron un papel similar. Sutherland ganó el Premio Nobel en 1971 por descubrir el mecanismo de acción de la epinefrina en la glucogenólisis, un proceso que requiere AMPc como mensajero secundario.
Cuando se activa un receptor acoplado a la proteína G, se desencadena una serie de eventos de transducción de señales que, en última instancia, afectan los latidos del corazón y la formación de la memoria.
Mecanismo
Los receptores acoplados a proteína G (GPCR) son una gran familia de proteínas integrales de membrana que responden a diversos estímulos extracelulares. Cada GPCR se une a un ligando específico y se activa. Cuando un GPCR es activado por un ligando externo, su conformación cambia y las señales se transmiten a complejos de proteína G híbrida intracelular adheridos. La subunidad Gsα en el complejo de proteína G estimulado reemplazará GDP con GTP y lo liberará del complejo.
En la vía dependiente de AMPc, la subunidad Gsα activada se une y activa una enzima llamada adenilil acilasa, que a su vez cataliza la conversión de ATP en monofosfato de adenosina cíclico (AMPc). El aumento en la concentración de AMPc puede conducir a la activación de múltiples vías, incluidos canales iónicos activados por nucleótidos heterocíclicos y proteínas de intercambio activadas por AMPc (EPAC). Además, la enzima proteína quinasa A (PKA) también depende de AMPc y sólo se activa en presencia de AMPc.
La PKA fosforila una variedad de otras proteínas, lo que provoca la contracción del músculo cardíaco, la conversión de glucógeno en glucosa y la regulación de la expresión genética.
Importancia
En humanos, el AMPc actúa activando la proteína quinasa A (PKA). Esta enzima está compuesta por dos subunidades catalíticas y dos subunidades reguladoras. La unión del AMPc a las subunidades reguladoras hace que se separen de las subunidades catalíticas. Posteriormente, la subunidad catalítica ingresa al núcleo y afecta la transcripción. La vía dependiente de AMPc desempeña un papel importante en una variedad de procesos fisiológicos, incluido el aumento de la frecuencia cardíaca, la secreción de cortisol y la descomposición del glucógeno y la grasa. cAMP es esencial para el mantenimiento de la memoria, la relajación del corazón y la absorción de agua por los riñones.
La activación de la vía del AMPc promoverá la activación enzimática y la regulación de la expresión genética. La activación rápida de la enzima contrasta marcadamente con la regulación más lenta de la expresión genética.
La investigación sobre esta vía generalmente se lleva a cabo inhibiendo o promoviendo la función del AMPc. Si las vías dependientes de AMPc no se controlan, en última instancia puede conducir a una proliferación celular excesiva, que puede estar asociada con el desarrollo o la progresión del cáncer.
Activación y desactivación
El GPCR activado desencadena cambios conformacionales en el complejo de proteína G adjunto, lo que hace que la subunidad Gsα intercambie GDP por GTP y se disocia de las subunidades β y γ. Posteriormente, la subunidad Gsα activa la adenilil acilasa, que convierte rápidamente ATP en AMPc, activando así la vía dependiente de AMPc. Esta vía también puede activarse aún más mediante la activación directa de la adenilil acilasa o PKA.
Las moléculas que activan la vía del AMPc incluyen: la toxina del cólera (aumenta los niveles de AMPc), la forskolina (un compuesto natural que activa la adenilil acilasa), la cafeína y la teobromina (inhibe la fosfodiesterasa del AMPc y reduce los niveles de degradación del AMPc) y la toxina de la tos ferina. , que aumenta la secreción de insulina.
A través de estos mecanismos, el AMPc puede desempeñar un papel clave en la regulación del corazón, el metabolismo y la memoria cerebral.
Cuando la subunidad Gsα hidroliza GTP a GDP, la vía del AMPc se desactiva, posiblemente mediante la inhibición directa de la adenilil acilasa o la desfosforilación de proteínas fosforiladas por la PKA. Las moléculas que inhiben la vía del AMPc incluyen: AMPc fosfodiesterasa (que convierte AMPc en AMP, reduciendo los niveles de AMPc) y proteína Gi (que es una proteína G que inhibe la adenililacilasa, reduciendo los niveles de AMPc).
Los resultados de esta investigación nos hacen darnos cuenta de que los procesos bioquímicos ocultos detrás de la señalización celular no solo afectan los latidos del corazón, sino que también involucran nuestra memoria y aprendizaje. ¿Esto te hace reflexionar sobre cómo los pequeños cambios en tu vida diaria afectan tu fisiología y tus emociones?
